（车辆工程专业论文）ty09型接触网作业车设计.pdf

北京交通人学t 程碘i 专业学位论义y7 4 1 8 1 8 摘要 当前我国电气化铁路建设飞速发展，路网系统规模不断扩大。特别是 随着铁路提速、重载的技术政策的实施，对接触网作业车的功率、速度、 功能等提出了新的更高要求。t y 0 9 型接触网作业车是太原机车车辆厂为 适应提速铁路的接触网施工、维修等工作而开发的新一代交直传动作业 年。 t y 0 9 型接触网作业车在设计中参考了干线机车的先进传动技术方案， 同时结台本厂在接触网作业车方面的研发经验，采用模块化结构设计的新 j 二：品。本设计立足于提高整车性能，具有技术先进、动力性能良好，功率 较大、操纵方便、环境舒适、用途广泛、性能完善等特点。 根据上述设计思想，确立了t y 0 9 型接触网作业车的总体设计方案。 并对各系统及关键大部件的设计和技术特点进行了深入地阐述。1 2 0 k m h 转向架的设计是本课题要解决的一个技术难点。经过多次调研、反复对比 论证，最终确立了采用干线机车用电机抱轴瓦半悬挂式转向架：液压系统 的改进设计着重增强、完善系统的安全可靠性能；空气制动系统的设计依 照工程作业车实际作业特点完成了g c d k l 型制动机的丌发。整个设计体 现了技术先进、性能完善可靠的设计思想。 根据设计方案对t y 0 9 型接触网作业车进行了转向架构架有限元静强 度计算与整车抗倾覆稳定性计算。计算结果将为以后优化设计及其它型车 的借鉴提供理论依据。 r i y 0 9 型接触网作业车采用的技术具有良好的性能、先进性和市场前 景，符合国家各项有关标准。它的研发，将为太原机车车辆厂拓宽接触网 作业车市场，提高我国接触网作业车的技术水平起到积极的作用! 关键词：接触网作业车交直传动系统设计 北京交通大学t 程硕十专业学位论文 a b s t r a c t w i t ht h ed e v e l o p m e n to ft h ee l e c t r i f i e dr a i l w a yo fc h i n a ，c a t e n a r yn e t s y s t e me n l a r g e sc o n t i n u a l l y e s p e c i a l l yw i t ht h et r a n s p o r t a t i o np o l i c yo fh i g h s p e e da n dh e a v yh a u lp u t t i n gi np r a c t i c e ，t h ec a t e n a r yw o r kc a ri sr e q u i r e d m o r ei na s p e c t so f p o w e r , s p e e da n df u n c t i o n m o d e lt y 0 9c a t e n a r yw o r kc a r i st h en e w g e n e r a t i o no f d c _ a ct r a n s m i s s i o nc a t e n a r yw o r kc a rd e v e l o p e d b yt a i y u a n l o c o m o t i v ea n d r o l l i n g s t o c kw o r k sf o r t h er e a s o no f m e e t i n gt h e d e m a n do fc a t e n a r yc o n s t r u c t i o na n dm a i n t a i nu n d e r1 1 i g hs p e e dt r a n s p o r t a t i o n p o l i c y i nt h e d e s i g no ft h em o d e lt y 0 9e a t e n a r y w o r kc a l , t h ea d v a n c e d t r a n s m i s s i o nt e c h n o l o g ys c h e m eo fd o m e s t i cm a i nl i n el o c o m o t i v ei su s e df o r r e f e r e n c e ，a n da b s o r b e dm a n yd e s i g ne x p e r i e n c e so f e x i s t e dc a t e n a r yw o r kc a r o fo u rw o r k s ，a d o p t e dm o d u l a r i z i n gf r a m ed e s i g n t h eg o a lo ft h i sp r o j e c ti st o i m p r o v ew h o l ep e r f o r m a n c e sa n dh a sc h a r a c t e r i s t i c so fa d v a n c e dt e c h n o l o g y ， g o o dp e r f o r m a n c e so fp o w e ra n dt r a n s m i s s i o ns y s t e m ，h i g h e rp o w e r , e a s y o p e r a t i o n ，c o m f o r t a b l ec i r c u m s t a n c e ，v a r i o u sp u r p o s e s ，p e r f e c tp e r f o r m a n c e s a c c o r d i n g t od e s i g ni d e a sm e n t i o n e da b o v e ，t h eg e n e r a ld e s i g nb l u ep r i n t o fm o d e lt y 0 9c a t e n a r yw o r kc a ri s p r o p o s e d ，e a c hs y s t e m ，k e yp a r ta n d t e c h n i c a lp o i n t sa r ee x p o u n d e d t h ed e s i g no f t h e b o g i er u n n i n g a t1 2 0 k m hi s t h et e c h n i c a l d i f f i c u l t yr e s o l v e di nt h i sp r o j e c t b yw a y so f s o m ei n v e s t i g a t i o n s ， a n dc o m p a r i s o nf o r c h e c k i n g ，t h eb o g i em o d ei sa d o p t e dw h i c hu s e d i n d o m e s t i cm a i nl i n el o c o m o t i v ew i t hi t se l e c t r o m o t o rc a r r i e db ya x i sa n dh a l f s u s p e n d i n gi n s t a l l a t i o n t h ei m p r o v i n gd e s i g no fh y d r a u l i cs y s t e me m p h a s i z e p e r f e c tp e r f o r m a n c e o f s a f e t ya n dr e l i a b l e g c d k 一1 b r a k ei s d e v e l o p e d a c c o r d i n gt ot h ea c t u a lw o r k i n gs p e c i a l t yi nd e s i g no f t h ea i rb r a k es y s t e m t h ew h o l ed e s i g nr e p r e s e n t st h e g e n e r a li d e a so fa d v a n c e dt e c h n o l o g ya n d p e r f e c tp e r f o r m a n c e 2 北京交通人学t 程硕i ：专业学位论文 a c c o r d i n gt o t h ed e s i g nb l u ep r i n t ，w eh a v et a k e nt h ef i n i t ee l e m e n t m o d e l ( f e m ) s t a t i cs t r e n g t hc a l c u l a t i o no f t h eb o g i et r u s s ，a n dc a l c u l a t i o no f r e s i s t - o v e r t u r n i n gs t a b i l i t yo f w h o l ec a r t h er e s u l tc a l lp r o v i d et h et h e o r yb a s e f o rf u r t h e ro p t i m i z et h es t r u c t u r e t h et e c h n o l o g yu s e di nm o d e lt y 0 9c a t e n a r yw o r kc a rh a sn i c e ra n d a d v a n c e dp e r f o r m a n c e ，a n dr i a a r k e ts h a r e ，m e e ta l lk i n do fr e l e v a n tn a t i o n a l s t a n d a r d s ，a n dd e s i g no f m o d e lt y 0 9 c a t e n a r yw o r k c a rh a s p o s i t i v ee f f e c tf o r t a i y u a nl o c o m o t i v ea n dr o i l i n gs t o c kw o r k st oe x p l o r et h e m a r k e ta n d i m p r o v et e c h n o l o g yl e v e li nc a t e n a r yw o r k c a ra l s o k e y w o r d s ： c a t e n a r yw o r k c a rd c ? a ct r a n s m i s s i o n s y s t e md e s i g n 北京交通人学t 程硕1 专业学位论文 第一章绪论 1 1 选题背景 随着我国铁路提速现代化进程和我国电力工业的飞速发展，电气化铁 路建设进入一个蓬勃发展的阶段，与之配套的路网系统规模不断扩大。许 多高速客运专线加速建设，线路车辆密度、通过能力将有较大提高，用于 维护保养的“天窗”时间将更短，且随着铁路重载、提速的技术政策的实 施，对接触网作业车的功率、速度、功能等提出了新的更高要求。现有装 备的更新换代已势在必行，这不仅为铁道工程机械厂家提出了更高的挑战 而且也提供了新的市场机遇。 一个企业只有拥有拳头产品，才能在市场竞争中求得生存。一个企业 只有不断开发新产品，才能提高企业的竞争力和应变力。工厂正是基于这 种形势，为开拓引领作业车市场，决定研制开发全新的t y 0 9 交直传动四 轴接触网作业车。以新技术、高性能来吸引用户。 目前。国产接触网作业车传动方式主要有两种：以太原机车车辆厂为 代表的液力一机械传动，以中铁宝工为代表的机械传动，接触网作业车的 最大速度约为1 0 0k m h 。 t y 0 9 型接触网作业车传动方式为交一直传动，采用的是干线机车先 进的传动技术方案该车最大运行速度达1 2 0 i 咖h ，可满足提速电气化铁 路接触网的维修与施工。交一直传动具有轴功率大、动力牵引性能优良、 可靠性高、易实现高速、易维修等众多优点。 t y 0 9 型接触网作业车的设计立足于整车性能的提高改善。主要针对 以下几个方面：走行系统平稳；增强平台上部作业功能：电气系统控制简 单可靠：制动系统稳定可靠，适合于工程类车辆使用；液压系统功能完善， 使用安全；改善司机室设备安装及室内装饰；操纵简便维护易行。 t y 0 9 型接触网作业车将是工程车领域的高新产品，它的研制成功将 为市场提供在技术、性能、质量等方面均达到国内先进水平的接触网作业 车，为铁路电气化发展作出我们应有的贡献。 北京变通大学t 程硬七专业学也论义 i 2 太原机车车辆厂接触网作业车发展概述 ：太原规车车辆厂是我国铁路电力机车检修基地，新造石渣漏斗货车的 主导厂，电力机车检修、新造货车同接触网作业车共同构成太原机车车辆 - 三大支柱产品。 早在二十世纪九十年代工厂就十分重视开发铁道工程机械市场，在此 之前国内用户主要采用日本进口接触网作业车。1 9 9 4 年太原机车车辆厂 率先厅发出操作简单、性能良好、属国内领先水平的t y 0 2 型液力机械传 动接触网作业车，并于9 7 年荣获中车公司科技进步二等奖。 从研发开始，工厂坚持技术上的高起点和独创性，在满足国内用户需 求的同时超前考虑，在保证工程车商可靠性的前提下，提高其自动化程度， 同时利用自己多年来修造电力机车的经验，将干线电力机车成熟可靠的走 行系统、传动系统、控制技术移植到铁路工程机械产品上，受到了用户的 好评。经过几年的努力，我厂在总结多年设计经验的基础上吸收和借鉴了 国内外同类型车的成功经验，对t y 0 2 型作业车进行了重大改进，使其在 性能上更加稳定、可靠，布置上更加合理，操作上更加简便，同时融合了 用户的广泛意见，相继成功开发了t y 2 b 、t y 2 c 、t y 2 d 、t y 2 e 、t y 0 7 型液 力机械接触网作业车、t y 0 3 型高空作业车、t y 0 4 型放线车、t y 0 5 型交流 传动作业车、t y 0 6 型机械传动作业车和t y 0 8 型2 0 吨轨道起重机。 用户使用后普遍反映，t y 型接触网作业车运行速度高、启动牵引力 大、动力学性能优良，证明我厂的产品j 下受到越来越多的用户认可。 l _ 3 国内外接触网作业车发展现状 目前国内在铁道电气化接触网施工及维护方面的工程机械生产单位 主要有中铁宝工责任有限公司、襄樊金鹰轨道车辆有限责任公司及太原机 车车辆厂三家。 中铁宝工责任有限公司是轨道车、电气化作业车等系列产品和丈型养 路机械的主要生产厂家。1 9 8 4 年成功地研制了我国第一台接触网作业车， 其生产制造的“秦岭”牌机械传动接触网作业车，最早批量替代同本进口 j ! 室奎望查兰三堡壁圭主些堂垡笙兰一 作业车。目前，接触网作业车系列已发展到1 2 型，包括架线车、放线车、 安装车、检修车、高空作业车、恒张力收放线车等，现已累计生产销售了 0 多台。 嶷樊金鹰轨道车辆有限责任公司产品主要有：轨道车辆、电气化旌工 维修检测车辆、大中型养路机械及轻轨她铁维修车辆四大系列。近年市场 份额占有率较大。 国外厂商主要有奥地利p l a s s e r 公司、法国g i e s m a 公司。国内外接 触网作业车主要有以下几方面的差距； 国内工程机械传动方式许多为机械传动，采用机械换档，自动化程度 低：国外多为液力传动方式，采用电液控制换档，操作灵活，工人劳动强 度低。 匡内工程机械速度范围小，仅为8 0 k r a h l o o k m h ：国外工程机械速 度范围大，从2 4 k m h 1 4 0 k m h ，这样可使工程机械在不同状况下实现不 同的运行速度。 国内工程机械功率等级从1 5 4 k w 2 1 6 k w ，范围小，难以满足使用要 求# 国外工程机械功率等级多且形成系列化，从7 4 k w 4 0 0 k w ，可满足不 同用户要求。 国内接触网维护检修机具落后，功能单一，作业范围小。 我厂的接触网作业车在车架、液力传动系统、制动系统以及整车的控 制系统等方面属国内领先水平。但在许多方面如产品种类、运行速度、牵 引功率、作业功能等方面仍难满足用户更高的要求。与国内同行相比，我 们的产品品种还比较单一，可选性差，功率等级不连续；市场占有率低， 知名度较小；整车性能可靠性差等诸多不利因素。与国外同类型车相比 我们存在制造工艺水平低、外观粗糙、动力系统性能不够稳定、作业机具 简单落后等不足。 1 4 选题意义及主要研究内容 随着铁道电气化建设蓬勃发展，铁路跨越式发展的不断推进，铁道工 北京交通大学t 程硕士专业学位论文 程机械需求扩张速度逐年增加，市场容量不断扩大，市场前景看好。面对 趋激烈的接触网作业车竞争市场，提高我厂作业车的市场竞争力是迫在 崩睫的问题。 t y 0 9 型接触网作业车采用较多的新技术。转向架采用干线机车转向 架结构，动力学性链好，舒适度高；与协作单位共同开发的交一直可控硅 凋速系统在国内工程车领域属先进水平。由于采用4 0 0 k w 发电机组作为其 动力，特别适合紧急施工、抢险、救援等作业，也可作供电车使用。司机 室内安装空调，内部舒适宽敞，还可兼作指挥车或公务车。由于该车功率 较大，也适合小范围牵引调车等工作。t y 0 9 型接触网作业车的一车多用， 使它具有独特的市场前景。 本车在总体设计中，还充分考虑系统或结构的模块化设计，即在结构 上稍作调接，即可作为调车机车或轨道牵引车机型。 主要研究内容如下： 1 1 2 0 k m h 转向架的研究设计。 2 液压系统改进设计。 3 g c d k 一1 型电空制动机开发，制动系统管路柜式设计。 4 交一直传动的直流传动系统的主电路和控制电路的实现。 总之t y 0 9 型接触网作业车的研发，无论从我厂开拓接触网作业车市 场，还是提高我国接触网作业车的技术水平，意义非常! 北京交通人学工程倾j ：专业学位论文 第二章总体设计 。r y 0 9 型接触网作业车是太原机车车辆厂为适应提速铁路的接触网施 l 、维修等工作而开发的新一代交直传动作业车。该车参考干线机车的先 进传动技术方案，并结合本厂在工程作业车方面的研发经验，自主开发的 新一代接触网作业车。 2 1 总体设计思想 t y 0 9 型交直传动接触网作业车的设计立足于铁路大提速，为用户提 供性能可靠、功能完善的接触网作业车。在设计过程中，尽可能依靠国内、 路内的技术力量，在工程作业车领域实现交直电传动。为了加快研制进程， 尽量采用以往作业车及其它产品中的成熟结构和部件。整车设计在体现先 进性的同时，立足于用户，将可靠性设计放在首位。部件设计尽可能模块 化，总体设计充分考虑使用、维修的方便性，尽力提高作业车的舒适性。 t y 0 9 型接触网作业车最高速度达1 2 0k n a h ，装车功率4 0 0 1 ( w ，起动 牵引力5 5 k n ；可以对外直接输出单三相电源，且调压精度高，电压波形 畸变小，故特别适合紧急旅工、抢险、救援等作业；本车单机运行只需 i o o k w ，可对外输出3 0 0 k w 功率，因此可作为供电车使用。由于该车功率 较大，也适合小范围牵引工作。 2 2 总体布置 整车采用车架承载式结构，整个上部结构通过二系悬挂装置座落在两 台二轴转向架上，上部从i j 至后依次为司机室、柴油发电机组、立柱平台， 如图2 - 1 所示。 司机室内布置前、后操纵台、副操纵台、司机座椅、手制动机、二组 卧铺、电气控制柜、电采暖器、灭火器等部件，司机室设一端门，两侧设 双层玻璃活动推拉窗，前窗设遮阳板，装饰采用7 台板双面贴塑料饰面板 构成的防火板。右侧卧铺肉为制动柜，左侧卧铺内放置卧具。地板为二十 一合板，上贴地板革，侧壁和顶棚装璜为l o m m 防火板，内铺隔热材料。 北京交通大学t 程硕j ：专业学位论空 前、后操纵台、副台及电气柜采用钢制整体喷塑工艺制造。 图2 一lt y 0 9 型接触网作业币 立柱平台基本沿用t y 2 b 作业车结构。局部安装设计改进。 发电机组整体采用康明斯4 0 0 g f w d 型柴油发电机组，发动机为重庆 一康明斯k t a l 9 一g 4 型( 4 0 0 k w ，1 5 0 0 r p m ) ，发电机为无锡一西门子1 f c 5 4 0 6 4 t a 4 2 型同步交流发电机。柴油机、发电机安装在公共底盘上，最后 整体弹性安装在车架上，外部加防护罩，罩内壁喷涂阻尼浆，以降低作业 环境的噪声。防护罩在后端部采用导风门结构，以改善反向行驶且寸的散热 条件。 在车架下部安装有空压机组、通风机组、总风缸及管路、燃油箱、 蓄电池、液压油箱等。 2 3 外形设计 为了改变以往工程车的外形模式，也为今后类似工程车打好基础， 我们在充分调研的基础上，参考了同类工程车的优秀外形设计，就我厂现 有工艺条件，对司机室进行全新造型，改善了了望条件，增大了室内空间； 同时，室内装潢参考客车结构，室内感觉明亮大方。 在司机室顶部设置空调，侧窗采用双层玻璃活动推拉窗，前后窗采 用复合玻璃，改善了密封和保温性能，使环境更加舒适。 北京交通人学r 程碰卜专业学位论文 2 4 主要部件、系统设计方案 2 4 1 电气系统 t y 0 9 型接触网作业车上各种电机、电器设备按其功能和作用、电路 电压等级，分别组成两个独力的电路系统，称为主电路和控制电路( 含电 f i 乜路) 。两个电路在电方面基本相互隔离，丽通过电一磁、电一空传动 力式相互联系起来，以达到自动或阳j 接控制协调工作的目的，保证司机能 安全正常地操纵作业车运行。 主电路主要由发电机组、电流互感器、硅整流装置、牵引电机、高压 柜、平波电抗器和保护装置组成的产生机车牵引力的动力电路，同时包括 牵引通b c l 机、空气压缩机、油泵及相应的各电磁接触器组成的保证动力电 路发挥功率和实现性能的电路。主电路的电压等级为3 8 0 v 。 控制电路就其功能而言是主令电路，司机通过主令电路发出指令来间 接控制作业车主电路，以完成各种工况的操作。为了安全起见，控制电路 均属于2 4 v 电路。t y 0 9 型接触网作业车控制电路由2 4 v 辅助发电机，蓄 电池组，以及控制作业车牵引、向前、向后、加速、停车与控制各电机丌 停和各照明工作等有关的主令电器，各种功能的低压电器及开关等组成。 电子电路主要由牵引特性控制组成。 2 。4 2 液压系统 t y 0 9 型接触网作业车液压系统主要元件采用榆次油研公司和榆次液 i e 件厂产品，性能可靠。油泵为齿轮泵，采用交流电机驱动；液压油缸采 用双节单作用油缸，内节采用活塞式而外节采用柱塞式。从而使两节油缸 伸缩速度趋于一致。油箱吊挂于底架下面，油箱人孔盖位于车体侧面，可 方便地清洗和检查油箱。滤油器直接安装予油箱左侧并带有自封阀，可以 在不放油的情况下更换或清洗滤芯，维护非常方便，很适合工程车野外工 作的特点。液压系统各种操纵均可在司机室内和平台上分剐进行。油泵发 ! ! 塞奎望查兰三翌塑主! 些兰竺笙苎一 q 三故障时可用手动泵进行平台的应急复位。当手动泵亦有故障时还可打开 相应截止阀使平台下降，通过机械方式使平台旋转而复位。 2 4 3 空气制动系统 t y 0 9 型接触网作业车制动系统采用我厂研制的g c d k l 型电空制动 机，该制动机是专为工程车使用而设计的制动机。设计充分考虑了工程类 年辆的使用特点，有工程车独有的一些功能，也采用了干线机车制动机的 一砦适合工程车使用的功能。 t y 0 9 型接触网作业车增设作业平台制动功能，采用直接控制方式， 反应速度快，停车位置易掌握，并可与动力系统配合实现作业人员直接控 制车辆的走行，减少同司机联络时间，也避免了联络可能引起的差错，缩 短了车辆定位时间，有利于提高工作效率，有利于充分利用有限的“天 窗”时间。设立单独制动功能，使作业车单机作业和编组作业更易于控制。 ( ；c d k - i 型电空制动机主要部件采用d k l 型电空制动机的部件，这保证了 g c d k 一1 型电空制动机的可靠性，同时配件供应有了保障用户的维修也 容易解决。 2 4 4 司机室、底架 底架为车上各部件的安装基础，受力情况复杂，为保证行车安全采用 侧梁与纵梁共同承载的焊接结构。牵引粱做局部加强。侧梁为3 6 # 槽钢， 纵梁为2 8 # 槽钢焊成的箱形梁，枕梁为钢板组焊件，底架下部设备种安装 窿，管卡等。牵弓1 装置采用1 3 号车钩、s t 型橡胶缓冲器。 司机室按工厂现有条件尽力美化设计，结构及装修借用或参照客车设 计，内装部分铆钉、螺钉不外露。 2 4 5 转向架 t y 0 9 型接触网作业车转向架为二轴动力转向架，轴式为1 a a l ， 转向架轴重1 1 吨，最高速度为1 2 0 k m h 。属予轻型较高速转向架。由于 接触网作业车施工时需承载1 0 多名施工人员，应具有较好的舒适度。根 北京交通人学e 程硕 ：专业学位论文 始工厂现有条件和实际情况，决定采用干线机车用电机抱轴瓦半悬挂式转 向架。该转向架动力学性能较好，基本可以满足1 2 0 k m h 的要求，结构可 靠，但舒适度稍差，它主要有以下特点： 1 结构可靠：电机抱轴瓦半悬挂式转向架早已用于各型内燃、电力 机车，已有了很多成功经验。 2 我厂有s s l 、s s 3 、s 3 4 等机车转向架图纸及技术文件，有以上各 型转向架的制造经验。 3 动力学性能较好：此种转向架之所以受到1 2 0 k m h 速度的限制， 主要原因一是簧下质量大，$ s 3 达7 吨之多，s s 4 为7 6 吨，而本转向架 动轴簧下重量仅为2 9 吨，引起的轮轨垂向动载荷较小，可以满足1 2 0 k m h 的要求。为提高舒适度，需要增加垂向及横向油压减振器，并调整一二系 垂向及横向刚度。 4 经济性好：本转向架各部件价格便宜，大多数可自主生产，工艺 性好。 2 5 设计技术难点 t y 0 9 型接触网作业车属工程车领域的高新产品，需要解决的技术难 点如下： 1 控制系统中实现牵引电机的串并联转换。 2 1 2 0 k m h 抱轴式两轴转向架的设计。 3 解决液压系统工作时冲击较大，自救系统操纵不便。 4 g c d k - 1 型依据工程车作业特点的改造设计。 2 6 本章小结 本章确定了t y 0 9 型接触网作业车基本设计思想和总体设计方案，主 要完成了以下工作： l 、根据基本设计思想提出了总体设计方案。 2 、对t y 0 9 型接触网作业车主要部件、系统分别进行了阐述。 3 、对t y 0 9 型接触网作业车技术难点进行了分析。 4 苎塞奎堡查兰二矍竺：! ! 些兰竺兰兰 一一 第三章转向架设计 j 1 概述 转向架是接触网作业车的走行部分，它对作业车动力学性能、牵引性 能和安全性能起着重要的决定性的作用。 t y 0 9 型接触网作业车有两台基本上相同的转向架，牵引装置为平牵 t j l 拉杆装置。转向架支承底架、司机室及其上安装的设备的重量，该重量 通过二系弹簧支承、构架、一系弹簧支承均匀地分配到各个轴箱上，最后 经轮对作用于钢轨。每个轮对作用于钢轨上的垂直静载荷为1 i 吨。转向 架将轮对产生的牵引力或制动力传递给底架。当作业车牵引作业时。牵引 电机产生转矩，通过齿轮传动使轮对转动，轮对与钢轨之徊j 由于粘着的作 用而产生轮周牵引力，牵引力由轴箱经轴箱拉杆传至构架，再通过牵引装 置传到底架，最后经底架车钩牵引编组作业车运行。当闸瓦制动时，制动 力矩产生轮周制动力，其方向与牵引力相反，而传递途径相同。 转向架( 图3 1 ) 主要包括：轮对电机总装、构架组成、一系悬挂装 置、车体悬挂装置、牵引装景、电机悬挂装置、基础制动装置、手制动装 置和砂箱等大部件组成。 3 2 主要技术参数 轴式 设计最高速度 轴重 轨距 轴距 两侧梁横向中心线间距 轮径 一系静挠度 二系静挠度 i a a 1 1 2 0k m h 1 1 5 3 t 1 4 3 5 舢 2 5 0 0i n m 2 0 5 0 咖。 9 1 5 砌 1 0 3m m 7f i l m 北京交通人学t 程倾j ：专业学位论文 轮对相对轴箱横动量 牵引点距轨面高度 制动形式 制动倍率 走行齿轮箱传动比 通过最小曲线半径 3m i i l 3 4 0m m 单侧踏面制动+ 手制动 3 5 7 5 2 2 3 4 l i 0 0i 耐y n l 。 | k 1 l _ 雏羞：糕 图3 1转向架总成 l 轮对电机总装；2 一构架组成；3 一一系悬挂装置：4 车体悬挂装置；5 牵引裟 萱；6 一电机悬挂装置：7 一基础制动装置：8 横向限位装置。 3 3 构架组成 构架是转向架的重大部件之一，是转向架众多部件联接的基体。 构架亦是承载和传力的基体，通过它与轴箱拉杆和一系悬挂与传动装 置相连，传递车体垂直载荷和承受轮对上传来的作用力。作业车以各种工 况运行时，它承受来自车体及其上部设备重量的垂直载荷和由于作业车振 动引起的垂直附加动载荷，作业车牵引或制动时产生的牵引力或制动力； 眦髓警 0簿一。蛊1 嘿镧 舔一 。暑川一兰薯面一 4 f a n 一幅|，脚： 驷穗 ，玎0越0耳一 。，i4 1 i # i _ 簿二岱毖一蘩二摧一 盟止丽 苎室茎望查兰二堡竺主兰些竺垒兰兰 u _ _ - _ p - - _ _ _ _ 一一一 作业车通过曲线时的水平横向力和离心力等。因而它需具有足够的强度和 刚度。由于受到总体布置、空间尺寸和重量的限制，还必须考虑重量轻、 结构紧凑的要求。 t y 0 9 型接触网作业车转向架由两根侧梁( 分左右) 、一根前端梁、一 辍后端粱、一根牵引梁和附属部件等组成。各梁焊装后，构架成“只”字 形结构。 侧粱为箱形封闭截面蝶形梁，均用钢板和铸锻件支座焊接而成。前后 端梁均由1 0 。无缝钢管组成。牵引梁为箱形直梁体。附属部件包括旁承座 和各种减振器座。 3 4 电机悬挂装置 t y 0 9 型接触网作业车的电机悬挂方式为抱轴式半悬挂。一端通过抱 轴箱支承在车轴上，另一端靠电机悬挂装置悬吊在构架牵引粱电机悬挂座 上。电机悬挂装置一方面能承受电机静载荷，另一方面承受电机工作时产 生的反力。同时在电机工作过程中，它可以随电机纵向和横向自由摆动， 并可缓和电机与构架之间的振动。 牵引电机的另一侧则通过电机抱轴箱支承在车轴上。抱轴箱内有两副 抱轴瓦，每副抱轴瓦有两个半瓦组成，每个半瓦由铜瓦背和巴氏合金组成。 电机为z q d r 一2 0 0 型赢流牵引电机，单侧齿轮传动，齿轮传动比为7 5 2 2 = 3 4 1 。 3 5 牵引装置 牵引装置是连接作业车车体与转向架构架的重要组成部分，其主要作 用是传递作业车的牵引力和制动力。作业车在运行时要求其不应该存在着 对运动的约束，且能适应作业车车体与转向架之间的各种相对运动。其中 包括：转向架相对于车体的横动、在水平蔼内的回转，转向架相对于车体 的浮沉振动、点头振动及侧滚振动。 t y 0 9 型接触网作业车牵引装置结构形式为平行牵引杆。自轮轨粘着 产生的牵引力或制动力的传递过程为；转向架牵引座一拐臂销拐臂牵 ! ! 皇变望点兰王塞堡圭主些堂垡丝兰 引杆销( - - ) 牵引杆牵引杆销( 二) 一车体牵引底座，连接杆连接两 拐臂，使左右牵引杆传力保持均匀。 3 6 基础制动装置和手制动装置 基础制动装置是执行对运行中的作业车减速和停车的一种机械装簧。 它出制动缸、杠杼传动系统、闸瓦自动调整器和闸瓦等组成。当作业车制 动时，对制动缸进行充气，制动缸内鞲鞴产生推力，经杠杆系统放大着干 倍，通过闸瓦作用到车轮踏面上，使闸瓦与踏面产生摩擦，将动能变为热 能，从而使作业车达到减速或停车的目的。t y 0 9 型接触网作业车基础制 动装景采用4 个1 7 8 3 5 独立单元制动器，制动倍率3 5 ，制动缸直径 1 7 8 r a m ，当紧急制动时，制动缸压力为4 5 k g c 群，其制动率为0 6 1 。当 制动初速度为8 0 k m h 时，制动距离为2 3 5 2 5 m 。 该制动器的特点是：制动单元各部件均安装在制动器箱体内外。在其 内安装制动杠杆和闸瓦自动调整器，其外安装制动缸、闸瓦、闸瓦托和闸 瓦托吊杆，采用低磨合成闸瓦。组装好的制动器作为个独立部件用螺栓 连接在构架的制动器安装座上。 当作业车较长时间停留在轨道上，应对作业车进行机械制动，以免作 业车发生溜车引起事故，这可用手制动装置来实现。 手制动装置采用客车通用件，由蜗轮蜗杆传动方式收紧手制动链而实 现制动并自锁。 3 7 转向架动力学性能及舒适性的保证 t y 0 9 型接触网作业车转向架的最高速度为1 2 0 k m h ，要求在直线或曲 线运行时具有良好的动力学性能，尽可能减小对线路的动作用力和减少 轨道及车轮的应力与磨耗：浚转向架采用二系悬挂：一系为轴箱钢园簧， 二系为橡胶堆。为增加转向架抗蛇行稳定性，提高蛇行失稳临界速度，加 大一系横向及级向刚度，增大二系横向阻尼及回转阻尼，设置了2 个二系 横向油压减振器及2 个抗蛇行摩擦减振器；为改善机车垂向动力学性能， 增大了转向架静挠度：一系静挠度为1 0 3 m m ，二系静挠度为7 m m ，总静挠 北京交通大学工程硕士专业学位论文 度l l o m m 。设置了4 个一系垂向油压减振器，同时二系橡胶堆也可吸收传 年车体的振动。 3 8 保证最佳的粘着条件 t y 0 9 型接触网作业车转向架要用于4 0 0 k w 功率的作业车，同时具有 作业与牵引功能，因此要求有好的粘着条件，轴重转移尽量小。出于经济 考虑，转向架只能采用单电机驱动，即转向架只有一个动轴，这样粘着牵 引力减小一半，为减小轴重转移，充分发挥粘着牵引力，采用低位平拉杆 牵引，牵引高度3 4 0 r a m ：一系为轴箱拉杆牵引。 3 9 本耄小结 通过对国内中小功率动力转向架的信息和发展动态的调研，结合本厂 具体情况，确定了转向架的设计方案。 主要完成了以下几个方面的工作： 1 转向架构架、电机悬挂装置、基础制动和手制动装置等主要技 术特点分析和说明。 2 阐述了t y 0 9 型接触网作业车转向架动力学性能及轮轨问粘着的技 术保证。 1 9 北京交通大学工程硕士专业学位论文 第四章液压系统设计 4 1 液压系统设计总体要求 液压系统为升降平台立柱和随车起重机提供动能，要求具备完善的 性能，使用安全可靠。升降平台动作平稳，且与随车起重机工作时互锁。 应充分考虑工程作业车野外作业、环境温度在- 3 0 c 4 0 。c 、工作环境较 差及铁路线路“天窗”时间短的特点，系统结构设计上应考虑防尘、防雨， 升降、旋转速度可调等要求。当作业车动力均发生故障时，为保证作业车 在封闭区间时的作业安全，不影响铁路运输，需具备自救功能，即用人工 手动的方法使作业机具恢复至原始位置。系统应具有良好的可维修性。 主要性能指标 ( i ) 平台中心起升载荷1 0 0 0 k g ，平台前端起升载荷3 0 0 k g ( 2 ) 平台起升速度0 3m m i r t ( 3 ) 平台回转速度0 1r p m 可调 ( 4 ) 平台起升行程3 1 6 0r a i n ( 5 ) 随车起重机回转速度0 1r p m ( 6 ) l 魄车起重机起升速度1 0 - - 1 3 m m i n 4 2 液压系统原理设计 液压系统采用中压开式系统，液压泵采用齿轮泵。液压系统由两部分 组成：平台升降回转油路与随车起重机油路。压力油常通平台升降回转油 路，两工作机构的操纵在电路上互锁。平台升降油路系统压力为6 m p a ， 采用双级单作用套筒伸缩油缸，摆线齿轮油马达；随车起重机油路中系统 压力为1 1 m p a ，变幅油缸、伸缩油缸均为双作用伸缩油缸；回转马达采用 摆线齿轮油马达，卷扬马达采用柱塞马达。 4 2 1 平台升降回转油路 在平台升降支路中( 见图4 一1 ) ，装有叠加液控单向阎1 7 。进行中 位保压。防止平台在定高度作业时。由于内泄而造成平台下滑。平台最 2 0 北京变通人学- 程硕士专业学位论文 _ j 1 1 l 嚣q - r 熬涔 i 引陷l 。= 孥i 尘| | 嚣 1 ，；| = | j】，。喇“ m i 瀚l ：4 坐j 鹫引叠岛”， 北京交通大学工程硕士专业学位论文 马达停止转动时，在弹簧力的作用下自动上闸。即使在大风天气或行车中， 如有一些坡度的情况下，平台也不会自行转动。 4 2 2 随车起重机油路 电磁换向阀2 1 一l 的功能是将压力油切换到随车起重机油路。起重臂 的伸缩、回转、变幅及吊钩起升运动分别由手动四联阀3 1 控制。伸缩油 缸3 5 有杆腔装有液控平衡阀，可避免作业车走行时，伸缩臂自行伸出， 保障行车安全。变幅油缸3 6 活塞腔装有液控平衡阀，作用是保证臂架在 受载状态下回收时动作平稳，同时还起液压锁的作用，防止由于泄漏或油 管破裂臂架自动回缩。 4 2 3 双级调压 在现场运用中，作业平台使用频繁，工作时停留在某一工作高度，起 重机只是偶尔使用。作业平台最大工作压力为6 m p a , 随车起重机最大工作 压力为1 l m p a 。两工作机构所需系统压力差别较大。若将系统的安全压力 调定在l i m p s ，必将造成能源浪费，并转化为热能，使油液温升过高，对 元件、系统造成不良影响。因而设计中液压系统的安全阀采用双级电磁溢 流阀，整个液压系统的压力控制简单，结构紧凑，同时减小了油缸升到最 高位时的冲击。 4 2 4 自救 当作业车动力发生故障，需用人工手动的方法使平台、超重机恢复 至初始位置。 使用手压泵7 ，并锁紧相应的电磁换向阀的手动按钮，便可使作业机 构复位。为了使自救更快捷，系统设置截止阀1 5 和带有手动卸荷螺栓的 平衡阀3 6 ，只需转动截止阀手轮或按下卸荷螺栓，平台便可下降复位、 起重机便可落幅。平台、起重机的旋转归位，还可用随车工具转动蜗轮蜗 杆减速机蜗杆轴端的方轴来复位。经实测，5 分钟即可完成工作机构的自 救复位。 北京交通大学t 程硕士专业学位论文 手压泵除了用于自救外，也可作为第二动力系统，配以各换向阀手动 换向，在不起动发动机的情况下，实现平台、起重机的所有动作。 4 _ 3 液压系统结构设计及操纵控制 液压系统的好坏，不仅是功能完善，而且应结构合理，充分考虑到操 纵维修的便利。 t y 0 9 型接触网作业车液压系统采用集成块结构，所有的阀叠加在阀 块上。油箱盖板采用焊接结构，杜绝雨水从盖板渗入，在油箱侧面开设人 孔盏作为清洗、维修之用。吸、回油滤油器、手压泵均装在油箱外，结构 紧凑、管路简单，加、放油、清洗和更换滤芯都很方便。选用的回油滤油 器上带有旁通阀，当滤芯被污物堵塞对，设在滤盏下部并联的旁通阀会自 动开启，保护系统正常工作。在其上还有目测和电讯二合一的发讯器，可 在目测表上观查滤芯堵塞的情况，同时可发讯通知司机。当系统需维修时， 如更换齿轮泵，油箱无需放油，只需旋开吸油滤油器端盖，此时其上的自 封阀会自动关闭，隔绝油箱油路，油箱内的油液便不会外流。 除了在司机室后仪表台，在液压工作站处也装有一块抗震压力表，方 便作业人员在调定压力及手动操作时观查压力变化。液压工作站上的防尘 罩是可拆卸的，所有的电磁换向阀均带有手动推杆，手动时只须固定锁紧 螺母，便可使阀芯位置固定，方便地进行手动换向。 为使用户容易区分各部分的工作性质，给用户使用维护带来方便。 t y 0 9 型接触网作业车将压力油管、回油管路分别涂刷不同颜色。所有的 电磁换向阀、节流调速阀均用油漆标示其动作，如：升、降、左转、右转， 作业人员一目了然。 平台的升降旋转控制可以在司机室的后台也可以在作业平台上操纵。 两套电控电路互锁。所有的电磁换向阀均有手动换向按钮，并可锁紧使滑 阀固定，因而当电气系统发生故障时，可方便地进行手动换向。 4 4 本章小结 北京交通大学工程硕士专业学位论文 本章详细阐述了液压系统工作原理，分柝了各个元件的作用。主要完 成了以下几个方面的工作： 1 液压系统安全可靠性的设计。 2 液压工作站的改造设计满足维修、操纵便利的要求。 3 液压、机械两套自救装置的改造设计。 4 。 平台升降回转油路与随车起重机油路双级调压的设计。 5 液压元件重新选型。 北京交通大学工程硕士专业学位论文 第五章空气制动系统设计 空气制动系统直接影响作业车的工作可靠性和运行安全性，是作业车 的重要系统之一。t y 0 9 型接触网作业车的空气制动系统按其功能分为四 大部分：风源系统、控制系统、辅助系统和制动机。 5 1 风源系统的设计 风源系统由主发动机带动一台w _ o 9 i o - s 型空气压缩机向总风缸 送风，在空压机出风口，装有止回阀、超压放风阀、高压安全阀、和油水 分离器，参见图5 一l 。 止回阀可防止总风缸的压缩空气倒流；超压放风阀是自动控制总风压 力的执行元件：当止回阀堵塞或超压放风阀发生故障时，压缩机生产的压 缩空气将超过额定气压，过高的压力空气有可能造成压缩机管路或总风缸 图5 1 空气制动系统原理圈 爆炸，造成重大事故。为了避免这样的事故发生，在空压枧的总风管路上 设置一个高压安全阀，当总风压力达到0 8 5 m p a 时，高压安全阀将过高的 压缩空气排向大气，同时发出哒哒声，警告司机应停止压缩机工作；油水 紊。暂f一鄂筘。一 北京交通大学工程硕士专业学位论文 分离器可将压缩空气中的油及水分离出来，保证进入总风缸的压缩空气清 洁干燥以免污染或堵塞空气制动机系统内各阀的通道，减少故障发生。 本车主风缸有两个，总容积为3 0 0 l ，其工作压力在0 7 o 8 m p a 之间。 空气压力自动控制是由安装在制动柜的y w k 一5 0 c 型空气压力调节器 来控制空